基于自动校准的WSNs时间同步算法.pdf

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1、128传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第8期基于自动校准的WSNs时间同步算法韩永朋，安勇，牟荣增，阎跃鹏，(1．中国科学院微电子研究所昆山分所，江苏昆山215347：2．中国科学院微电子研究所，北京100029)摘要：针对无线传感器网络(WSNs)中时钟偏移问题，提出了一种基于自动校准的时间同步算法，采用修改的延迟测量时间同步(DMTS)算法，子节点将其本地时间同步到汇聚节点，并且在保证同步精度的前提下，结合一种极低复杂度的时间自动校准机制，子节点动态校准自己的时钟计数。相比无校准的同步算法，可以大

2、幅度地降低节点间时间同步的频率，从而有效地降低传感器节点的能耗和其他开销。关键词：无线传感器网络；时间同步；自动校准；低功耗中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)08--0128-03T1imqesync’hroni‘zati‘onalgorithmfIorWSNsSbasedo0nself-calibrationHANYong-peng，ANYong，MURongzeng，YANYue．peng，(1．InstituteofMicroelectronicsofChineseAcademyofSciencesinKunshan，Kunsha

3、n215347，China；2．InstituteofMieroelectronicsofChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China)Abstract：Aimingatissueofclockskewinwirelesssensornetworks．atimesynchronizationalgorithmbasedonself-calibrationmethodispresented．Usingmodifieddelaymeasurementtimesynchronization(DMTS)algorithm，thetimeof

4、thechildnodescanbesynchronizedtothesinknode．Andonthepremiseofensuringsynchronizationprecision，combinesaverylowcomplexitytimeself-calibrationscheme，thechildnodescalibratetheirclockcountsdynamically．Comparedwiththesynchronizationalgorithmofnocalibration，itcangreatlyreducethefrequencyoftimesyn

5、chronizationandeffectivelyreduceenergyconsumptionandotheroverheadofsensornodes．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；timesynchronization；self-calibration；lowpowerconsumption0引言的校准。为此，本文采用一种基于自动校准的时间同步算无线传感器网络(wirelesssensornetworks，WSNs)法，对DMTS算法提出了修改，在保证同步精度的前提下，中，不同的节点都有自己的本地时间，由于不同节点的晶体结

6、合节点晶体振荡器的自动校准方法，减少WSNs系统的时间同步频率，从而延长时间同步周期，极大地降低了节点振荡器频率存在偏差，并且随着温度、电压、空气压力等变能耗。化以及振荡器老化，也会引起振荡器的固有频率出现漂移。1应用描述因此，时间同步机制是WSNs中不可或缺的组成部分，而且WSNs中采用时分复用的MAC协议，各子节点周期WSNs还有如下特征：有限的电池能量、存储空间以及带宽性唤醒，在自己的时间槽内，每隔固定时间向汇聚节等限制，导致传统的时间同步算法不适合WSNs系统。点发送监测到的数据。考虑到节点晶体振荡器存在频率偏典型的用于WSNs的时间同步算法主要包括参考广播差与偏移现

7、象，汇聚节点需要在工作M×。时间后向同步(referencebroadcastsynchronization，RBS)，传感器网子节点广播时间校准同步信息，其中，的大小取决于子节络时间协议(timeprotocolforsensornetworks，TPSN)，泛点晶体振荡器间的差异和工作状态下随时间的偏移程度，洪时间同步协议(floodingtimesynchronizationprotocol，FTSP)以及延迟测量时间同步(delaymeasurementtime可以由汇聚节点动态调整。所有子节点